[发明专利]一种盾构隧道破碎带地层注浆加固设备及其注浆加固方法

权利要求书

1.一种盾构隧道破碎带地层注浆加固设备，其特征在于，所述注浆加固设备包括：盾构管片、注浆泵、储浆罐和注浆工具；

所述盾构管片安装于隧道内部，所述盾构管片的内表面开设有预埋注浆孔，所述盾构管片的外侧依次设置有盾构管片背部区域和深度注浆区域；

所述盾构管片的内侧设置有所述注浆泵和所述储浆罐，所述注浆泵与储浆罐通过输送管路相连通；

所述储浆罐包括储浆罐体和搅拌器，所述储浆罐体的注入口通过Y型管分别与水泥浆输送管和水玻璃输送管连通，所述搅拌器设置于所述储浆罐体内，对注入储浆罐体内的混合浆液进行搅拌；

所述注浆工具依次穿过所述预埋注浆孔、所述盾构管片背部区域和所述深度注浆区域，所述注浆工具包括注浆管、管阀连接头、丝扣和闸阀；所述管阀连接头位于所述盾构管片内，所述管阀连接头与所述盾构管片通过所述丝扣连接，所述管阀连接头的两端分别设置有限位凹槽和定位凸起，所述注浆管由第一注浆管和第二注浆管构成，所述第一注浆管依次贯穿设置于所述盾构管片和盾构管片背部区域内，所述第一注浆管的左侧设置有固定凹槽，所述第一注浆管的左侧与所述管阀连接头的右侧通过所述定位凸起和所述固定凹槽插接固定，所述第二注浆管贯穿于所述深度注浆区域内，所述闸阀设置于所述管阀连接头左侧的所述限位凹槽内。

2.根据权利要求1所述的盾构隧道破碎带地层注浆加固设备，其特征在于，所述盾构管片上开设有16个所述预埋注浆孔。

3.根据权利要求1所述的盾构隧道破碎带地层注浆加固设备，其特征在于，每一个所述预埋注浆孔对应安装一个所述闸阀。

4.根据权利要求1所述的盾构隧道破碎带地层注浆加固设备，其特征在于，所述第二注浆管的侧面设置有梅花型孔洞，所述梅花型孔洞之间的间距为200mm。

5.一种盾构隧道破碎带地层注浆加固方法，其特征在于，所述注浆加固方法包括以下步骤：

步骤1，使用盾构管片吊装机将6块盾构管片吊至隧道内，在隧道内拼装盾构管片：

步骤1.1，采用错缝拼装法拼装6块盾构管片，再由下至上左右对称地安装剩余的1块盾构管片，通过环向螺栓、纵向螺栓将每块盾构管片连接固定；

步骤1.2，安装完成整环盾构管片后，用风动搬手固定所有螺栓及吊装孔封堵塞；

步骤2，在盾构管片上开设预埋注浆孔，并将注浆工具安装在预埋注浆孔内：

步骤2.1，预埋注浆孔均匀设置在每环盾构管片上，通过钻孔器钻孔至盾构管片的背部区域的空腔部位，并清理空腔部位的渣水；

步骤2.2，依次将注浆管和管阀连接头安装于预埋注浆孔内，再将闸阀安装于限位凹槽内，并使闸阀裸露于盾构管片的表面；

步骤3，在搅拌站内制备注入预埋注浆孔内的浆液：

步骤3.1，在搅拌站分别按照水泥浆的水灰重量比1:1配置单浆液，水泥浆与水玻璃体积比1:1配置水泥浆和水玻璃混合浆液；

步骤3.2，通过注浆管道将单浆液输送至储浆罐，单浆液被输送至储浆罐体后，开启搅拌器均匀搅拌单浆液，搅拌时间为5-10分钟，防止单浆液的浆液凝结或离析；

步骤3.3，将注浆管道与闸阀连通，并开启闸阀，通过注浆泵将单浆液注入预埋注浆孔周边盾构管片背部区域内，以形成止水帷幕；

步骤3.4，填充单浆液至空腔部位的过程中，通过闸阀控制单浆液的注入速度及注入量，单浆液的注入流速为2m ³/分钟；

步骤3.5，通过在注浆管道上设置的压力传感器，监测每环盾构管片的注浆量和注浆压力，控制注浆泵的注浆压力在0.2～1MPa；

步骤3.6，待单浆液注满空腔部位，形成止水帷幕后，拆除注浆工具并采用声波监测仪对空腔部位注浆密度进行检测；

步骤3.7，通过声波监测仪检测空腔部位的注浆密度，使得注浆密度不低于1220kg/m³，达不到规定的注浆密度，返回步骤3.3，继续执行以下步骤；

步骤4，待盾构管片背部区域的浆液凝固后，继续对预埋注浆孔进行深度开孔：

步骤4.1，使用钻孔器对预埋注浆孔进行开孔，开孔深度为朝盾构管片外侧方向钻取3m，并将注浆工具安装于预埋注浆孔内；

步骤4.2，将注浆工具安装于预埋注浆孔的过程中，确保第二注浆管插至预埋注浆孔的孔底，并将注浆泵通过注浆管道与注浆工具连通；

步骤5，将混合浆液注入深度注浆区域：

步骤5.1，开启双液注浆机和闸阀将混合浆液注入深度注浆区域内；

步骤5.2，填充混合浆液至深度注浆区域的过程中，通过闸阀控制混合浆液的注入速度及注入量，混合浆液的注入流速为1.5m³/分钟；

步骤5.3，监测每环盾构管片的注浆量和注浆压力，控制注浆泵的注浆压力在0.2～0.4Mpa；

步骤5.4，添加适量膨润土至混合浆液，促进混合浆液的流动并调节注浆压力；

步骤6，采用声波监测仪对注浆效果进行检查，并使用水泥对预埋注浆孔进行封孔，完成注浆对地层进行加固作业。